作者簡介:韓帥,畢業于蘭州大學化學化工學院,獲博士學位。現為河北工程大學材料科學與工程學院副教授,碩士生導師,主要研究方向為納米雜化材料的構建與應用。
納米
現代科技,奔流沖激,融匯分化,漸趨兩極。上而宏者,有射電望遠,火箭飛天,探秘宇宙之洪荒;下而微者,有基因編輯,蛋白解析,揭啟生命之菩提。然微觀科學之致終者,原子操縱也[1]。而欲抵原子之境,有大河須渡焉。此河或而霞鶩齊飛,煙波詭譎;或而沖波逆折,轉騰潎洌[2]。奇險瑰麗至此,引無數學者競折腰。其名曰,納米!
圖1:納米粒子構成的微觀山水圖(來源:殷亞東課題組網站)
納米者,尺度單位也。有人嘗以納米體比柑橘,其狀竟若柑橘之比寰球,誠可見其微也。然君子欲泛舟,必先利其楫。楫者,倚電子之散射,擁諾獎之殊榮,電子顯微鏡也。假此神器,可盡窺納米結構之精微,形貌之變幻。而后辯其構效[3],申其功用,信可樂也。有歌曰:
納米金,光共振,熱療腫瘤促消亡;
量子點,半導性,結構調控絢熒光[4];
鐵氧體,超順磁,靶向回收隨外場;
分子篩,孔道均,吸附催化皆擅長[5];
微膠束,親疏水,氣象萬千腹中藏;
納米管,碳骨架,蜂巢晶格韌性強;
石墨烯,層隙密,信電儲能熱未央[6]……
圖2:納米材料用于腫瘤“診療一體化”示意圖
凡此種種,不勝遑舉。另可將納米物均散于基體,如陶瓷、橡塑、纖維者,而制復合之材,以呈綜合之用。嘗有研者將納米碳雜化于樹脂,而樹脂之舊性未變焉[7]。又因納米修復之效用,倘以外力斷之,可渾然自愈,曰“自愈合聚合物”,遂大拓其之功用也。
嗟乎!千帆逐云浪,萬舸競風流。蓋納米科技研述之前者,在于綠色之合成,智能之構設[8],與今“環保至簡”之理念相契焉。納米方遒,而惠及百姓以便利,融注文明之湖海,不亦壯哉!
韓帥
戊戌年仲月于河北工程大學
注:本文系作者原創,授權“化學加”公眾號網絡首發,版權歸原作者所有。
[1] 原子操縱:該概念由諾貝爾獎獲得者費米于上世紀50年代提出,“如果有一天能夠按照人們的意志安排一個個原子,那將產生怎樣的奇跡?”并被作為化學領域的終極問題之一。
[2] 典故來源:《滕王閣序》“秋水共長天一色,落霞與孤鶩齊飛”&《蜀道難》“上有六龍回日之高標,下有沖波逆折之回川”。
[3] 構效:指納米材料的物理或化學結構,與其所產生效果之間的關系。
[4] Dong H, Sun L D, Feng W, et al. Versatile Spectral and Lifetime Multiplexing Nanoplatform with Excitation Orthogonalized Upconversion Luminescence[J]. Acs Nano, 2017, 11:3289-3297.
[5] Feng G, Cheng P, Yan W, et al. Accelerated crystallization of zeolites via hydroxyl free radicals[J]. Science, 2016, 351: 1188-1191.
[6] Xu X, Zhang Z, Qiu L, et al. Ultrafast growth of single-crystal graphene assisted by a continuous oxygen supply[J]. Nature Nanotechnology, 2016, 11:930-935.
[7] Zhu C, Fu Y, Liu C, et al. Carbon Dots as Fillers Inducing Healing/Self-Healing and Anticorrosion Properties in Polymers[J]. Advanced Materials, 2017, 29:1701399-1701407.
[8] 構設:構建與設計。意指納米材料的“智能化”設計作為其發展的重要方向,與現代生活倡導的“至簡”理念是相吻合的。
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